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摆心位置对超声速分离线喷管影响的数值模拟
1
作者 赵书辉 赵迪 +3 位作者 关奔 王革 罗喜胜 朱翰林 《气体物理》 2025年第4期10-20,共11页
为研究摆心位置对超声速分离线喷管推力性能的影响,对不同摆心位置的二元超声速分离线喷管进行数值模拟,分析了喷管流动与推力性能随摆心位置的变化规律。结果表明,喷管摆动形成的台阶结构会导致分离线上游出现弓形激波,弓形激波位置向... 为研究摆心位置对超声速分离线喷管推力性能的影响,对不同摆心位置的二元超声速分离线喷管进行数值模拟,分析了喷管流动与推力性能随摆心位置的变化规律。结果表明,喷管摆动形成的台阶结构会导致分离线上游出现弓形激波,弓形激波位置向上游的移动距离随摆角增大近似呈线性递增,这一线性递增速度会随摆心位置向上游改变而加快;分离线上游的弓形激波在大摆角工况下会在喷管活动段上壁面发生规则反射,造成喷管放大系数的显著衰减,但对于摆心位于喉口上游10 mm和15 mm的喷管,放大系数在8°和10°摆角反而有所增大,这是由于激波规则反射向Mach反射的转变减少了喷管活动段中的激波数量,改变了放大系数的衰减趋势;分离线上游的弓形激波位置与喷管摆动所形成的台阶高度之间始终保持着较为明显的线性关系,当台阶高度达到4.95 mm以上,弓形激波会形成Mach反射,对于任意摆心与摆角的喷管,可以通过这一线性关系快速预示弓形激波出现的位置,进而预测激波反射类型与喷管内的流动状态。 展开更多
关键词 超声速分离线 摆心 无黏 弓形激波 放大系数
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后摆心潜入式喷管柔性接头力学特性数值仿真
2
作者 龚建良 徐朝起 +4 位作者 胥亚亚 白梦雪 古呈辉 许桂阳 杨燕京 《海军航空大学学报》 2024年第1期147-152,181,共7页
针对后摆心潜入式喷管柔性接头在燃气压力与摆动联合载荷下,弹性件与增强件的力学特性计算问题,建立了对称刚体-柔性体结合的几何模型;采用了有限元方法,获取了柔性接头在燃气压力、摆动载荷及联合载荷下应力、弹性比力矩分布规律。研... 针对后摆心潜入式喷管柔性接头在燃气压力与摆动联合载荷下,弹性件与增强件的力学特性计算问题,建立了对称刚体-柔性体结合的几何模型;采用了有限元方法,获取了柔性接头在燃气压力、摆动载荷及联合载荷下应力、弹性比力矩分布规律。研究表明:随着燃气压力增大,弹性比力矩降低;随摆角增大,弹性比力矩增大。文中的数值仿真方法,可以应用于柔性接头力学特性的计算,为柔性接头强度的安全性评估提供指导。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 摆动喷管 柔性接头 超弹性橡胶 有限元方法
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固体火箭发动机三维装药的逆向设计与形状优化 被引量：4
3
作者 李文韬 何允钦 +2 位作者 李文博 张艺仪 梁国柱 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期196-214,共19页
固体火箭发动机装药逆向设计是指寻求最优的装药形状以匹配给定的内弹道性能曲线,可用于指导新型装药的设计。装药逆向设计正从尺寸优化阶段迈向形状优化与拓扑优化阶段。形状优化问题往往自由度大且高度非线性,这就对燃面退移的计算效... 固体火箭发动机装药逆向设计是指寻求最优的装药形状以匹配给定的内弹道性能曲线,可用于指导新型装药的设计。装药逆向设计正从尺寸优化阶段迈向形状优化与拓扑优化阶段。形状优化问题往往自由度大且高度非线性,这就对燃面退移的计算效率提出了极高的要求,而现有的椭圆算法难以满足需要。为此有必要开发燃面退移的高效椭圆算法,并将其应用于三维装药的逆向设计。首先,将程函方程线性化,推导出亥姆霍兹方程和泊松方程,形成了一系列求解燃面退移的快速热传导(Fast Heat Conduction,FHC)方法。其中f-FHC方法采用空腔体积分数分布来描述不规则装药,使用LDL分解法求解线性方程组,实现了“一次分解,处处回代”,显著提高了计算效率。然后,系统地分析了三维装药逆向设计的关键问题,包括目标函数的选取、待优化自变量的取值范围、孤立孔洞识别、浇铸工艺性要求等。运用进化神经网络方法开发了装药逆向智能设计(Grain Reverse and Intelligent Design,GRID)系统。计算结果表明,fFHC方法可以将三维装药燃面退移的计算时间缩短至1 s以内。以双推力装药的燃面变化规律或内弹道性能曲线为目标,GRID系统成功设计出含有复杂三维内孔的新型装药。所得装药符合浇铸工艺条件,芯模可采用3D打印工艺制造。所提出的算法和开发的软件系统可以为新型装药的设计提供支撑。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 装药逆向设计 形状优化 拓扑优化 燃面退移 程函方程 进化神经网络
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预训练模型驱动的固体火箭发动机总体优化设计
4
作者 高经纬 马帅超 +2 位作者 彭博 武泽平 张为华 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期16-24,共9页
优化设计是固体火箭发动机设计的重要手段。针对现有固体火箭发动机优化设计方法模型调用次数多、优化效率低的问题,提出预训练模型驱动的固体火箭发动机优化设计方法。基于已有设计案例,提出固体火箭发动机几何-性能参数映射方法,将已... 优化设计是固体火箭发动机设计的重要手段。针对现有固体火箭发动机优化设计方法模型调用次数多、优化效率低的问题,提出预训练模型驱动的固体火箭发动机优化设计方法。基于已有设计案例,提出固体火箭发动机几何-性能参数映射方法,将已有仿真结果转化为目标需求下的训练样本,由此构建预训练模型。基于预训练模型进行初始样本点筛选和模型响应预测,结合多可信度代理模型技术,在较少仿真模型调用次数下定位问题全局最优,提升了固体火箭发动机总体优化效率。对翼柱形装药固体火箭发动机进行优化设计,结果表明,基于200个已有设计案例建立预训练模型,只需调用30次高精度仿真模型即可完成优化设计,相比于传统直接优化设计的64次模型调用可大幅减少仿真模型调用次数,提高了设计效率,验证了本方法的高效性和有效性。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 优化设计 代理模型 多可信度模型 案例映射
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高过载条件下固体推进剂药柱结构完整性分析计算 被引量：32
5
作者 刘中兵 利凤祥 +1 位作者 李越森 胡春波 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期12-16,共5页
采用有限元法对固体火箭发动机药柱在高过载条件下的应力、应变和位移场进行三维线性粘弹性分析,得出了药柱在轴向和横向过载作用下的变形结果,为高加速固体发动机药柱结构设计提供参考。
关键词 固体推进剂火箭发动机 有限元法 推进剂药柱 结构完整性 计算 高过载条件
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界面粘接性能的影响因素 被引量：66
6
作者 尹华丽 王清和 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 1998年第3期40-46,共7页
从绝热层、衬层、推进剂、工艺等四个方面讨论了影响绝热层／衬层／推进剂界面粘接性能的因素，并提出了改善界面粘接性能的技术途径。
关键词 固体推进剂 火箭发动机 推进剂包覆 界面粘接
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固体火箭发动机包覆层厚度超声测量新技术 被引量：14
7
作者 王召巴 路宏年 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期87-89,共3页
针对超声脉冲回波技术测量火箭发动机包覆层厚度存在的问题和缺点 ,提出了一种板波诱发波的超声测厚新技术 ,并介绍了其原理。该方法可以在发动机壳体外侧测量内壁涂敷的包覆层厚度 。
关键词 火箭发动机 包覆层 厚度 测量 超声波 板波
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基于多方法协作优化方法的非壅塞式固体火箭冲压发动机导弹一体化优化设计 被引量：6
8
作者 罗文彩 罗世彬 王振国 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期14-18,共5页
固体火箭冲压发动机和导弹性能相互之间紧密耦合。从导弹总体方案设计阶段引入一体化设计思想,能充分发挥和协调好固体火箭冲压发动机和导弹的性能,提高了导弹的总体设计水平。采用基于遗传算法、Powell法和模式搜索法的多方法协作优化... 固体火箭冲压发动机和导弹性能相互之间紧密耦合。从导弹总体方案设计阶段引入一体化设计思想,能充分发挥和协调好固体火箭冲压发动机和导弹的性能,提高了导弹的总体设计水平。采用基于遗传算法、Powell法和模式搜索法的多方法协作优化方法进行了以非壅塞式固体火箭冲压发动机为动力的导弹总体一体化优化设计。算例表明,采用该多方法协作优化方法进行一体化优化设计,可以协调导弹的总体参数,提高导弹的总体性能。 展开更多
关键词 非壅塞式固体火箭冲压发动机 一体化设计 多方法协作优化方法
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基于多层异质复合材料固化仿真模型构建的喷管扩张段结构参数设计 被引量：2
9
作者 许玉荣 梁纪秋 +4 位作者 祝珊 武丹 李仁府 郝磊 李毅超 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期711-721,共11页
多层异质复合材料扩张段的铺层设计与固化制度是决定该产品结构可靠性的关键。针对多层异质复合材料喷管扩张段固化成型过程中易出现结构界面不稳定,甚至层间开裂等问题,建立了一套多层异质复合材料固化仿真模型,并通过与异质复合材料... 多层异质复合材料扩张段的铺层设计与固化制度是决定该产品结构可靠性的关键。针对多层异质复合材料喷管扩张段固化成型过程中易出现结构界面不稳定,甚至层间开裂等问题,建立了一套多层异质复合材料固化仿真模型,并通过与异质复合材料平板件的固化实验结果对比验证了该模型的准确性。基于该模型研究了某发动机喷管扩张段在不同结构参数设计下的温度场、固化度场与内应力场变化特性。结果表明,复合材料的种类与铺层角度会显著影响扩张段的内应力变化,随着最外侧碳纤维环氧树脂层的铺层角度由沿轴向的0°变化到沿环向的90°,该层的内应力呈先增加后降低的趋势,而中间层和底层未受外层铺层角度的影响,内应力与固化温度变化一致。扩张段的外轮廓平滑度会显著影响外层内应力的变化,细微的弯折会引起应力集中导致该处的内应力显著增大。 展开更多
关键词 异质复合材料 发动机喷管 扩张段 固化成型 内应力 仿真
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固体火箭发动机喷管在联合载荷下数值分析 被引量：1
10
作者 龚建良 樊学忠 +5 位作者 李宏岩 舒慧明 邢鹏涛 王春光 许桂阳 邓哲 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期7-10,共4页
针对大直径固体火箭发动机复合喷管的热结构耦合问题,编写了非均布载荷与非均布对流换热系数子程序,采用三维有限元方法,获取了在热载荷与内压联合作用下热防护材料内部温度场与应力场分布。研究表明,热载荷是引起喉衬应力与壳体应力的... 针对大直径固体火箭发动机复合喷管的热结构耦合问题,编写了非均布载荷与非均布对流换热系数子程序,采用三维有限元方法,获取了在热载荷与内压联合作用下热防护材料内部温度场与应力场分布。研究表明,热载荷是引起喉衬应力与壳体应力的主要原因。其次,小界面间隙对热防护材料内部应力强度影响不明显。最后,采用文中数值方法,为喷管界面搭接与缝隙设计提供指导,也可应用于评估喷管热防护与结构强度安全余量。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 复合喷管 有限元 热结构 强度分析
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固体火箭药柱使用寿命预测主曲线的研究 被引量：3
11
作者 沈庭芳 赵伯华 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期318-321,共4页
目前固体火箭药柱贮存失效临界点是假设确定的，再采用外推法预测其使用寿命。本文采用药柱空穴率非接触测试技术和热老化累积损伤法，实测得HMX－CMDB（复合改性双基药）药柱的贮存失效临界点，根据时温等效原理求得使用寿命预测主曲... 目前固体火箭药柱贮存失效临界点是假设确定的，再采用外推法预测其使用寿命。本文采用药柱空穴率非接触测试技术和热老化累积损伤法，实测得HMX－CMDB（复合改性双基药）药柱的贮存失效临界点，根据时温等效原理求得使用寿命预测主曲线，预测得它的使用寿命。该方法大大地提高了使用寿命预测的精度，其结果具有重要的实用意义。 展开更多
关键词 使用寿命 热老化 寿命预测 药柱 固体火箭
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基于真实细观形貌的固体推进剂力学性能虚单元预示方法 被引量：1
12
作者 崔辉如 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期468-477,共10页
真实的细观形貌是进行固体推进剂细观力学性能预示的基础。通过CT扫描图片处理获得了固体推进剂真实的细观几何形貌及各组分参数,并生成了固体推进剂颗粒填充模型;采用多边形网格剖分方案,减少使用常规单元时各组分颗粒尺度差异带来的... 真实的细观形貌是进行固体推进剂细观力学性能预示的基础。通过CT扫描图片处理获得了固体推进剂真实的细观几何形貌及各组分参数,并生成了固体推进剂颗粒填充模型;采用多边形网格剖分方案,减少使用常规单元时各组分颗粒尺度差异带来的低质量网格影响;通过对单元和节点的后处理,设计了应对真实细观形貌的周期边界条件处理方案;引入虚单元法(VEM)开展固体推进剂细观力学性能预示,设计含夹杂算例,验证了VEM以及周期边界条件处理方案的可行性和准确性;利用内聚力单元模拟基体与颗粒间的“脱湿”效应,对真实细观模型以及颗粒填充模型开展了等效松弛模量测试。仿真结果表明,真实细观模型中不规则的颗粒几何形状会抑制“脱湿”现象的发生,其表现出的等效松弛模量较颗粒填充模型大。此外,两类模型预示的松弛模量最大相对误差为13.1%,这表明在固体推进剂配方设计中颗粒填充模型可以替代真实的几何模型进行固体推进剂等效力学性能的预示。结合VEM在应对固体推进剂各组分几何尺度差异以及周期性边界条件设计方面的优势,可进一步利用VEM开展三维固体推进剂力学性能的预示。 展开更多
关键词 细观形貌 固体推进剂 虚单元 周期边界 细观力学性能
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基于多级有限元方法的导弹武器定寿延寿研究 被引量：1
13
作者 常新龙 张有宏 +2 位作者 岳春国 余堰峰 刘万雷 《装备环境工程》 CAS 2011年第6期19-23,共5页
提出了多级有限元的概念,将导弹结构定寿延寿工作划分为3个有限元分析步骤进行,在有限元分析的过程中考虑了导弹结构原始状态、老化缺陷状态及修理/换件的影响,对导弹结构强度及剩余寿命进行了科学准确的评判。利用该理论对含有老化和... 提出了多级有限元的概念,将导弹结构定寿延寿工作划分为3个有限元分析步骤进行,在有限元分析的过程中考虑了导弹结构原始状态、老化缺陷状态及修理/换件的影响,对导弹结构强度及剩余寿命进行了科学准确的评判。利用该理论对含有老化和裂纹等损伤因素的药柱结构质量状态和对出现的裂纹损伤进行修复的效果进行了评价。结果表明,该方法科学合理,可为导弹武器系统定寿延寿工作提供一定的理论参考。 展开更多
关键词 导弹 定寿延寿 多级有限元 断裂特性 药柱
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药条燃烧器系统工作性能的实验研究 被引量：1
14
作者 张平 张训文 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 1989年第2期51-56,共6页
本文介绍一种自行设计的固体推进剂药条燃烧器系统,对它的工作性能和适用范围进行了实验探索和检验,并对实验结果进行了讨论。
关键词 药条 燃烧器 燃烧 固体推进剂
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几种典型的尾部点火器 被引量：1
15
作者 宋明德 叶定友 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第2期72-76,32,共6页
对国内外几种典型的尾部点火装置做了简要介绍。包括喉塞式点火器,环形点火器,以及隔板式点火器等一系列具有代表性的尾部点火装置。分析了其设计特点和优缺点,给出了常用的点火药量计算公式。
关键词 火箭发动机 点火装置 固体推进剂
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发动机喷管加载系统设计与仿真技术研究
16
作者 张明 孙海 姜帅威 《飞机设计》 2024年第2期1-5,共5页
发动机喷管加载系统可根据载荷谱实现喷管内流及外流载荷的叠加模拟。文中开展了发动机喷管加载系统设计与仿真技术研究,设计了一种喷管加载系统,并进行了仿真验证,结果表明:喷管加载系统载荷控制性能良好,能够较好的实现加载功能。通... 发动机喷管加载系统可根据载荷谱实现喷管内流及外流载荷的叠加模拟。文中开展了发动机喷管加载系统设计与仿真技术研究,设计了一种喷管加载系统,并进行了仿真验证,结果表明:喷管加载系统载荷控制性能良好,能够较好的实现加载功能。通过喷管加载系统可以给A9作动器施加运动过程中的载荷,对于喷管作动器的研究具有重要的意义。 展开更多
关键词 发动机喷管 加载系统 仿真分析
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碳纤维复合材料发动机壳体用韧性环氧树脂基体的研究 被引量：41
17
作者 陈平 蹇锡高 +3 位作者 陈辉 高巨龙 韩冰 朱兴松 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期24-27,共4页
在综合考虑粘度 -力学性能 -耐热性能的基础上 ,开发了一种适用于碳纤维复合材料固体火箭发动机壳体湿法缠绕成型的韧性环氧树脂基体。用 DSC,FT- IR等分析手段对该树脂基体的固化反应动力学参数、树脂基体固化物性能和复合材料性能进... 在综合考虑粘度 -力学性能 -耐热性能的基础上 ,开发了一种适用于碳纤维复合材料固体火箭发动机壳体湿法缠绕成型的韧性环氧树脂基体。用 DSC,FT- IR等分析手段对该树脂基体的固化反应动力学参数、树脂基体固化物性能和复合材料性能进行了系统研究。结果表明 ,该树脂基体粘度小、适用期长、韧性高 ,与碳纤维界面粘接好 。 展开更多
关键词 碳纤维 复合材料 环氧树脂 发动机壳体 增韧 固体火箭发动机
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小型柔性接头推力矢量性能试验 被引量：16
18
作者 张晓光 刘宇 +2 位作者 任军学 杨敬贤 杨威 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2836-2841,共6页
设计了结构尺寸相同,弹性件材料分别为天然橡胶和硅橡胶的小型柔性接头,测试了容压作用下的轴向压缩位移,考察了弹性比力矩随温度(-50～70℃)、容压的变化情况.另外,为检验应力估算经验公式对小型柔性接头的适用性,测试了增强件内侧环... 设计了结构尺寸相同,弹性件材料分别为天然橡胶和硅橡胶的小型柔性接头,测试了容压作用下的轴向压缩位移,考察了弹性比力矩随温度(-50～70℃)、容压的变化情况.另外,为检验应力估算经验公式对小型柔性接头的适用性,测试了增强件内侧环向压缩应力.结果表明:柔性接头轴向压缩刚度随容压升高呈现一定程度的非线性增大趋势;弹性比力矩在0°～6°摆角范围内基本恒定,不同柔性接头弹性比力矩随容压升高呈现不同变化趋势;天然橡胶弹性件柔性接头弹性比力矩在低温下显著增大,硅橡胶弹性件柔性接头弹性比力矩在-50～70℃温区稳定;由燃烧室压强引起的增强件环向压缩应力经验公式估算值过大,不适用于小型柔性接头. 展开更多
关键词 柔性接头 推力矢量 弹性件 增强件 弹性力矩
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喷管绝热层局部脱粘分析与验证
19
作者 林啸 李晓梦 +3 位作者 杨明 程钟毓 李定机 王浩宇 《机械制造》 2024年第5期99-102,共4页
某固体火箭发动机喷管的长尾管圆柱段绝热层发生局部脱粘,影响喷管工作性能,存在结构失效风险。针对这一问题,采用超声无损检测方法,确定脱粘区域的位置与大小。结合计算流体动力学数值计算,对存在脱粘的喷管进行流动与传热分析。通过... 某固体火箭发动机喷管的长尾管圆柱段绝热层发生局部脱粘,影响喷管工作性能,存在结构失效风险。针对这一问题,采用超声无损检测方法,确定脱粘区域的位置与大小。结合计算流体动力学数值计算,对存在脱粘的喷管进行流动与传热分析。通过发动机地面点火试验,拆解试验后的喷管,进行分析验证。分析与验证结果表明,喷管内存在一处45 mm×93 mm大小的树状脱粘和一处33 mm×42 mm大小的点状脱粘,两处脱粘环向相距36.5 mm,轴向相距53 mm。试验测得喷管工作过程外壁温度为25℃,与计算流体动力学数值计算结果接近。试验中喷管工作正常,无飞出物,说明小面积非贯穿性局部脱粘对喷管工作性能影响较小。 展开更多
关键词 喷管 绝热层 脱粘 分析
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收敛-扩张喷管中运用次流推力矢量控制技术的计算研究 被引量：17
20
作者 邓远灏 钟梓鹏 宋文艳 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期29-32,共4页
采用二阶TVD格式的有限体积法耦合RNGκ ε湍流模型和非平衡壁面函数求解二维守恒型雷诺平均N S方程,数值模拟了运用次流推力矢量控制技术的二维收敛 扩张喷管中的流动现象。计算结果表明,随着喷管压比的增加,次流喷射所产生的激波向扩... 采用二阶TVD格式的有限体积法耦合RNGκ ε湍流模型和非平衡壁面函数求解二维守恒型雷诺平均N S方程,数值模拟了运用次流推力矢量控制技术的二维收敛 扩张喷管中的流动现象。计算结果表明,随着喷管压比的增加,次流喷射所产生的激波向扩张段下游移动,且喷管矢量角不断减小到一固定值;次流压比的增加将导致激波向扩张段上游移动,且喷管矢量角不断增加;次流压比对激波和矢量角的影响比喷管压比更强。 展开更多
关键词 推力矢量控制技术 喷管 计算研究 收敛 雷诺平均N-S方程 κ-ε湍流模型 有限体积法 TVD格式 壁面函数 流动现象 数值模拟 计算结果 扩张段 压比 守恒型 RNG 二维 波向
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